Groche, Peter ; Ludwig, Manuel ; Steitz, Manuel (2014)
Ermittlung der Reibzahlen nach Vorbelastung.
Buch, Bibliographie

Kurzbeschreibung (Abstract)

Das Projekt hatte zum Ziel eine Reibzahldatenbasis in Abhängigkeit der Vorbelastung aufzubauen. Ausgehend von Untersuchungen im industriellen Umfeld, bei denen ein vierstufiger Umformprozess untersucht und zwischen einzelnen Stufen die Schmierstoffmenge und Oberflächen gemessen wurden, konnte festgestellt werden, dass die Schmierstoff- und Oberflächenmessungen während der laufenden Produktion zu keinen reproduzierbaren und bewertbaren Ergebnissen führen. Folglich wurde eine zweite Versuchsreihe im Labor des Instituts für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) durchgeführt. Am Beispiel eines tiefgezogenen Rechtecknapfes konnte anhand der gemessenen Schmierstoffmenge und Oberflächenkennwerte auf die Aufdickungen und damit auch auf Kontaktverhältnisse während des Umformprozesses geschlossen werden. Abgeleitet von den Ergebnissen dieser Messungen wurde eine Korrelationsanalyse zur Überführung der gemessenen Werte in ein Simulationsmodell durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die in Simulationen ermittelten Belastungshistorien an einzelnen Messstellen sehr gut mit den experimentellen Ergebnissen korrelieren. Mit Hilfe der durchgeführten Simulationen und einer Vorversuchsreihe gelang es im An-schluss, geeignete Vorbelastungswerkzeuge für die definierte Vorbelastung von Blechen zu konstruieren und zu fertigen. Mit Hilfe der Werkzeuge und durch Integration in die Streifenziehanlage des PtUs konnte eine große Reibzahldatenbasis in Abhängigkeit der Belastungshistorie ermittelt werden. Hierbei zeigte sich, dass der Einfluss von verschiedenen Ziehsickengeometrien eine signifikante Erhöhung der Reibzahl bewirkt. Bei der Verwendung von Zylinder-Ebene-Werkzeugen zeigte sich, dass sich die Reibzahl durch die Vorbelastung signifikant erhöht, mit höher werdendem Kontaktdruck die Oberfläche einglättet und bei dem höchsten Kontaktdruck der Reibwert wieder nahezu auf den Ausgangsreibwert abfällt. Die Untersuchungen anhand einer einachsigen Zugvordehnung zeigten, dass sich der Reibwert trotz der Vordehnung in Abhängigkeit der aufgebrachten Dehnung verringert. Dies wird damit begründet, dass sich der Schmierstoff besser in der sich aufrauenden Oberfläche durch die Zugvorbelastung einlagern kann und damit als Schmierstoffreservoir während der Umformung dient. Die Übertragung der Ergebnisse von den Untersuchungen mit dem Prelube-Öl auf ein Ziehöl zeigen vergleichbare Ergebnisse. Bei der Verwendung von einem Festschmierstoff hingegen erhöht sich auch die Reibzahl bei Vorbelastung im einachsigen Zugbereich. Im Weiteren wurden die ermittelten Reibzahldatensätze interpoliert und zur Verwendung für die Simulation vorbereitet. Mit der experimentellen Datenbasis ist nun der Grundstein gelegt, um in weiterführenden Arbeiten die sich als sehr komplex ergebenden Integrationen in Simulationsmodelle voranzutreiben und damit einen weiteren Einflussparameter auf die Reibzahlen berücksichtigen zu können. Das Ziel des Vorhabens wurde erreicht. Das IGF-Vorhaben „Ermittlung der Reibzahlen nach Vorbelastung“ wurde unter der Fördernummer AiF 16783N von der Forschungsvereinigung EFB e.V. finanziert und betreut und über die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Der Abschlussbericht ist als EFB-Forschungsbericht Nr. 386 erschienen und bei der EFB-Geschäftsstelle und im Buchhandel erhältlich.

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